LABORATORIUM Z MECHANIKI DOŚWIADCZALNEJ	PAŁKA ROBERT grupa 21
TEMAT: Wyznaczenie JIC.	DATA: 24.04.1997	OCENA:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie krytycznej wartości całki J dla próbki trójpunktowo zginanej. Doświadczenie zostało przeprowadzone na hydropulsacyjnej maszynie wytrzymałościowej firmy MTS. Próbka wykonana była z materiału 40HMNA. Wielkości mierzone w postaci sygnałów prądowych były przetwarzane przez kartę analogowo - cyfrową na sygnał cyfrowy, który można obrabiać przy pomocy komputera.

Schemat blokowy układu pomiarowego użytego do wyznaczania J_IC.

Wyniki pomiarów, obliczeń, wykresy.

Materiał próbki: 40HMNA
Rodzaj obróbki cieplnej :
Kształt próbki: prostokątna, trójpunktowo zginana, nr 72
L.p.	Własności wytrzymałościowe		Geometria próbki			Rozstaw elektrod	JIC
	Re [MPa]	Rm [MPa]	ao [mm]	B [mm]	W [mm]	y [mm]	[N/mm]
1	1265	1387	10.3	15	30	25	375

Wartości przyrostu długości szczeliny Δa wyznaczono dla metody zmiany potencjału z zależności:

gdzie:

Δa_T - całkowity przyrost długości pęknięcia;

Δϕ_T - spadek potencjału odpowiadający całkowitemu przyrostowi długości pęknięcia;

Wartości całki J wyznaczono z zależności:

gdzie:

A - pole powierzchni pod krzywą P(u) dla kolejnego u;

B - grubość próbki;

b = W - a₀

f - współczynnik numeryczny zależny od geometrii próbki:

Linię tępienia wyznaczono z zależności:

gdzie:

σ_Y - umowna granica plastyczności;

Wartości całki J wyznaczono na podstawie wykresu:

da [mm]	U [mm]	J [N/mm]	da [mm]	U [mm]	J [N/mm]
0.2307916	0.1997	35	0.5019122	0.6870	29
0.2423312	0.4044	111	0.5394751	0.6968	296
0.2913744	0.5018	166	0.6000583	0.7162	309
0.3000291	0.5506	197	0.7039145	0.7504	332
0.3346478	0.5847	219	0.8048859	0.7747	348
0.3404176	0.5896	223	0.9000872	0.7942	36
0.3606119	0.6042	233	1.099145	0.8040	366
0.383691	0.6285	249	1.125109	0.8234	378
0.4010004	0.6485	263	1.303972	0.8527	396
0.447158	0.6675	276	1.350131	0.8673	404
0.4846622	0.6773	283	1.843448	0.9501	448

Zależność J od da.

Wnioski:

W interpretacji fizycznej całka J jest różnicą energii potencjalnej między dwoma identycznie obciążonymi ciałami, posiadające szczeliny różniące się od siebie długością o infinitezymalną wartość da.

Całka J jest stałą materiałową charakteryzującą odporność materiału na pękanie w przypadku istnienia ostrego pęknięcia. Wyznaczenie krytycznej wartości J_IC pozwala nam stwierdzić jak bardzo można obciążyć konstrukcję, w której istnieje szczelina aby nie nastąpiła jeszcze jej propagacja.

Podczas opracowywania wyników pomiarów pewną trudność sprawiało znalezienie funkcji przybliżającej dla wykresu P = f(U), gdyż pomiary przeprowadzone w trakcie badania przyrostu długości szczeliny metodą zmiany podatności i aby przybliżenie było dokładne należało z wykresu usunąć wszystkie te przedziały, w których próbka była odciążana. Funkcja została przybliżona wielomianem 10-tego stopnia i następnie całkowana dla odpowiednio dobranych wartości U w celu wyznaczenia kolejnych wartości J.

Otrzymany wynik J_IC nie jest wynikiem jednoznacznym, gdyż większość wartości całki J leży między liniami ograniczającymi i trudne było ustalenie jak należy aproksymować linię regresji. Do aproksymacji wyznaczony został ten przedział punktów, których ułożenie było najbardziej zbliżone do linii prostej. Zwiększenie przedziału aproksymacji linii regresji choćby o jeden punkt spowodowałoby znaczną zmianę J_IC. Całka J zajmuje bardzo ważne miejsce w mechanice pękania, gdyż dzięki niej stało się możliwe rozszerzenie klasy zagadnień na ciała nieliniowe. Stosując całkę J nie wolno jednak zapominać o szeregu ważnych ograniczeń, jakie zostały wprowadzone przy jej wyprowadzeniu.

---